Radioaktivität
Radon
Quelle: GSF- Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit Neuherberg

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Vorbemerkungen
Radon in Innenräumen
Meßtechnik und Radonkonzentrationen
Risikoabschätzung
Maßnahmen
Meßstellen
Literatur

Vorbemerkungen

Von der Öffentlichkeit lange Zeit unbeachtet, ist das Radon-Problem eines der wichtigsten und aktuellsten Themen des Strahlenschutzes.

Radon ist ein natürliches radioaktives Edelgas, das beim Zerfall des Radiums 226 entsteht und daher überall in der Umwelt vorkommt. Mit einer Halbwertszeit von 3,8 Tagen bildet es zunächst eine Reihe kurzlebiger radioaktiver Tochterprodukte, die Isotope von Polonium, Blei und Wismut sind (s. Abb. 1)

 

 
Abb. 1: Radon und seine Zerfallsprodukte mit den jeweiligen Halbwertszeiten (aus GSF, 1991: Strahlung im Alltag)

 

Überall dort, wo im Erdboden Uran und Radium vorkommen, wird auch Radon freigesetzt. Relativ hohe Konzentrationen sind in granitischen und vulkanischen Landstrichen anzutreffen, niedrigere in Schotter- oder Muschelkalkgebieten.

Als Gas kann Radon - im Gegensatz zu anderen Radionukliden - durch Spalten und Kapillaren aus dem Erdreich in die Atmosphäre übertreten. Wie hoch der Radongehalt in der bodennahen Luft ist, hängt von der geologischen Beschaffenheit und der Bodenporosität ab. Bei lockerem Sand z.B. wandert das Radongas besonders leicht nach oben. Aber auch Wetter und Bodenfeuchte beeinflussen den Transport: so steigt die Radonkonzentration der Luft, beispielsweise wenn der Boden nach längeren Frostperioden auftaut, deutlich an. Aber auch bei Inversionswetterlagen, in denen der vertikale Luftaustausch reduziert ist, kann die Radonkonzentration der bodennahen Luft erhöht sein.

Radon und seine Zerfallsprodukte stellen keine neuen kanzerogenen Schadstoffe in der Umwelt dar. Die sogenannte Schneeberger Lungenkrankheit, über die erstmals im 16. Jahrhundert bei Silberbergarbeitern des Grubenreviers von Schneeberg/Erzgebirge berichtet wurde und die 1879 als Lungenkrebs identifiziert wurde, hängt mit der hohen Radon-Exposition in diesen Gruben zusammen. Die wahre Ursache, die Inhalation der kurzlebigen Zerfallsprodukte des Radons, wurde jedoch erst Anfang der 50er Jahre erkannt. Die Inhalation dieser Zerfallsprodukte führt zu einer relativ hohen Strahlenbelastung des Bronchialepithels durch Alphastrahlen. Demgegenüber ist die Toxizität des inhalierten Edelgases Radon selbst sehr gering.

Erst in den 50er Jahren wurden in einigen Häusern in Schweden relativ hohe Konzentrationen von Radon und seinen Verfallsprodukten in der Innenraumluft gemessen. Aber erst in den 70er Jahren, als umfangreiche Radon - Meßprogramme in anderen Ländern begonnen wurden, erkannte man, daß dies ein globales Phänomen ist. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen in Häusern sind in Berichten einer Kommission der Vereinten Nationen (UNSCEAR) zusammengestellt.

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Radon in Innenräumen

In die Raumluft von Häusern gelangt Radon über zwei Wege: aus radiumhaltigen Baustoffen und aus dem Untergrund eines Hauses. Gerade in Wohnungen mit überdurchschnittlich hohen Radon-Konzentrationen ist die Hauptquelle der Untergrund. Das Radon aus dem Boden kann durch Risse und Fugen im Fundament, Kabel- und Rohrdurchführungen sowie Abwasserrohrentlüftungen in Kellerräume einströmen. Meist baut sich dann ein Luftdruckgefälle von unten nach oben auf, welches zu einem konvektiven Radon-Transport vom Boden in die Raumluft führt. Das eingeströmte Radon gelangt, zunehmend verdünnt, vom Kellergeschoß über Treppenaufgänge, Kaminschächte und Aufzüge in höhere Geschosse. Ob sich das Radon dann in den Räumen anreichert oder schnell wieder an die Außenluft abgegeben wird, hängt stark von der Dichtigkeit der Fenster sowie den Lüftungsgewohnheiten der Hausbewohner ab.

Grundsätzlich ist aber davon auszugehen, daß in unseren gemäßigten Zonen die Konzentration in geschlossenen Räumen im Durchschnitt achtmal höher ist als im Freien.

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Meßtechnik und Radonkonzentrationen

Zur Bestimmung der Konzentration in der Raumluft dienen verschiedene, zum Teil meßtechnisch komplizierte Verfahren und Geräte, mit welchen entweder der Gehalt an Radon oder der seiner Zerfallsprodukte gemessen wird. Bei einfachen Verfahren reicht in der Regel eine effektive Meßzeit von einigen Tagen in einer Wohnung aus. Die Konzentration in der Raumluft wird in Becquerel pro Kubikmeter angegeben. Dies entspricht der Anzahl der Kernumwandlungen pro Sekunde in einem Kubikmeter Luft. Entscheidend für die Strahlenbelastung des Menschen ist aber weniger diese Konzentrationsangabe, als die vom Bronchialbaum aufgenommene Alpha-Strahlungsenergie, das heißt die Bronchialdosis.

Bei bundesweit durchgeführten Meßreihen in etwa 6000 Wohnungen lagen die gemessenen Radonkonzentrationen in einem Bereich zwischen einigen Becquerel/m3 bis zu tausend Becquerel/m3 Luft. In Einzelfällen können erheblich höhere Konzentrationen auftreten. So wurden in einzelnen Häusern in Schneeberg Werte bis zu 50 000 Bq/m3 gemessen.

Diese große Schwankungsbreite hat mehrere Ursachen. Neben geologischen Gegebenheiten (z.B. ostbayerische Granitgebiete) spielen auch bautechnische Merkmale wie etwa die Art der Unterkellerung eine Rolle: in vollständig unterkellerten Häusern wurden vergleichsweise geringere Konzentrationen gemessen als in nur teilweise unterkelterten Gebäuden. Aber auch jahreszeitliche Schwankungen sind zu berücksichtigen: während die Radonkonzentration in den Sommermonaten abnimmt, steigt sie zwischen Oktober und Dezember an, ein Hinweis auf Zusammenhänge mit Lüftungsgewohnheiten. Trotz solcher Regelmäßigkeiten müssen im Einzelfall Messungen durchgeführt werden, um hochbelastete Wohnungen zu identifizieren.

Wenn man davon ausgeht, daß ein Mensch durchschnittlich 80 % seiner Zeit in geschlossenen Räumen verbringt, so atmet er bei einer Radonkonzentration von 50 Bq/m3 in einem "normal" belasteten Haus jährlich etwa 250 000 Bq Radon sowie weitere 300 000 - 400 000 Bq seiner kurzlebigen Zerfallsprodukte ein (s. Abb. 2).

 

 
Abb. 2: Mittlere Radonkonzentration in der Raumluft und jährliche inhalierte Aktivität (aus GSF, 1991: Strahlung im Alltag)

 

Somit wird fast die Hälfte der gesamten natürlichen Strahlenexposition der Bevölkerung durch Radon und seine Zerfallsprodukte verursacht, ein Beitrag, der weit über der jährlichen Exposition aus künstlichen Strahlenquellen liegt (s. Abb. 3).

 

Abb. 3

 
Abb. 3: Strahlenbelastung und Organdosen durch natürliche Strahlenquellen (aus GSF, 1991: Strahlung im Alltag)

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Risikoabschätzung

Aufgrund heutiger Erkenntnisse über die biologische Wirkung ionisierender Strahlung muß man davon ausgehen, daß die Einatmung der kurzlebigen Zerfallsprodukte des Radons einen Risikofaktor für das Auftreten von Lungentumoren darstellt.

Eine Aussage über die Höhe dieses Lungenkrebsrisikos ermöglichen umfangreiche epidemiologische Erhebungen bei verschiedenen Gruppen von radonexponierten Bergarbeitern sowie Ergebnisse langjähriger Untersuchungen an Überlebenden der Atombombenabwürfe von Hiroshima und Nagasaki. Eine direkte Übertragung dieser Ergebnisse auf die Radon-Exposition der Allgemeinbevölkerung in Wohnhäusern ist allerdings nur eingeschränkt möglich, da beispielsweise bei Kindern die Strahlenempfindlichkeit der Lunge etwa dreimal so hoch ist wie bei Erwachsenen.

Für die Extrapolation der Daten auf die Situation in Häusern sind einige Annahmen anzustellen, um zu einer Abschätzung des möglichen Lebenszeit-Risikos von Lungenkrebs durch Radonbelastung zu gelangen. Man geht heute von einer linearen Beziehung zwischen der Lungendosis und der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Lungenkrebs (Risiko) aus.

Das Lungenkrebsrisiko für Bergarbeiter erhöhte sich laut den Untersuchungen ab einer statistischen "Expositionsschwelle" von 3000 Bq/m3 x Jahr. Diese Schwelle wird bei Bewohnern von Häusern mit mehreren 100 Bq Radon-Konzentrationen im Laufe ihres Lebens erreicht bzw. überschritten. Aber auch die mittlere Exposition (50 Bq) ergibt bei einer mittleren Aufenthaltsdauer von 80 % der Zeit und einer mittleren Lebensdauer von 70-75 Jahren ein signifikant erhöhtes Lungenkrebsrisiko. Berechnungen zufolge wären demnach 4-12 % der derzeit beobachteten Lungenkrebsfälle mit der Radonexposition der Lunge verknüpfbar.

Dies macht 30-90 Fälle/Mio. Einwohner bei Männern und nur 6- 20 Fälle/Mio. bei Frauen aus, bei welchen die Lungenkrebshäufigkeit geringer ist als bei Männern .

Wie sich aus Beobachtungen radonexponierter Bergarbeiter aber auch zeigte, führt Radon - lnhalation in Verbindung mit Rauchen zu einem mehr als additiven Effekt, d.h. Rauchen hätte demnach einen begünstigenden Einfluß auf die Entstehung von Lungentumoren durch Inhalation von Radon-Zerfallsprodukten.

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Maßnahmen

Die Strahlenschutzkommission empfiehlt, bei langfristigen mittleren Konzentrationen in Häusern von >250 Bq/m3 zu prüfen, ob Sanierungsmaßnahmen mit vertretbarem Aufwand durchgeführt werden können.

Es bieten sich folgende Sanierungsmöglichkeiten an:

  1. Versiegelung von Undichtigkeiten zum Erdboden
    Häufig genügen hier dauerelastische Materialien (Silikongummi, Kunststoffe) für die Verfüllung von Rissen im Betonfußboden, Spalten an Gullis oder Boden-Wand-Fugen. Bei porösem Mauerwerk ist eine vollständige dichte Beschichtung der Wände notwendig.
  2. Entlüftung der Kellerräume
    Ventilatoren, Luftabzug durch Wäschetrockner oder Öfen sowie an der Abwindseite geöffnete Fenster können im Haus Unterdruck erzeugen, der Radon in das Haus hineinsaugt. Durch häufiges Lüften der Kellerräume kann auf einfache Art radonhaltige Innenraumluft aus dem Keller schneller wieder ins Freie verfrachtet werden. Eine mechanische Entlüftung durch einen Ventilator kann darüber hinaus einen leichten Überdruck im Keller erzeugen, was die Nachströmrate von Radon aus dem Boden zusätzlich reduziert. Ein Wärmeaustauscher kann dabei starke Energieverluste verhindern.
  3. Absaugen des Radons
    Eine wirksame Maßnahme stellt das Absaugen des Radons unter dem Fundament dar. Aus einem Röhrensystem unterhalb des Kellers saugt ein Ventilator radonbelastete Bodenluft ins Freie.

Grundlage für solche teilweise recht aufwendigen Sanierungsmaßnahmen sollte allerdings eine Meßreihe über mehrere Wochen sein, welche lüftungs- sowie witterungsbedingte Zufallsergebnisse ausschließt.

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Meßstellen

Messungen in Privathaushalten bieten in Bayern folgende offizielle Stellen an:

GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, Institut für Strahlenschutz
Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Neuherberg
Hr. Dr. Haninger, Tel.: 089/3187-2784

TÜV Süddeutschland, Bau und Betrieb GmbH
Strahlen-Meßlabor, München
Hr. Mugrauer, Tel.: 089/5791-1516
Hr. Dr. Wünsch, Tel.: 089/5791-1558

Preise und Konditionen sind bei den jeweiligen Stellen zu erfahren. Daneben bieten aber auch private Firmen Messungen an.

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Literatur

Bundesamt für Strahlenschutz (1990): Radon in Häusern. - Pressemitteilung 6/90. Braunschweig

Bundesamt für Strahlenschutz (1990): Radon - ein natürliches Radionuklid. - Pressemitteilung 5/90. Braunschweig.

Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1988): Radon Ein natürlich radioaktives Gas. - Bonn

GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit (1991): Strahlung im Alltag. - Neuherberg

Jacobi, W. (1986): Strahlenwirkung und Strahlenschutz. - Physikalische Blätter 45 Nr.11: 430-434

KATALYSE Institut für angewandte Umweltforschung e.V. (1991): Radon und Strahlung aus Baustoffen. - Verbraucherinformation der Strahlenmeßstelle GAMMA beim Nr. 2. - Köln

Kreienbrock, L. et al. (1991): Lungenkrebsrisiko durch Radon in der Bundesrepublik Deutschland. - Forum Gesundheitswissenschaften, Jg. 2, H. 2

Strahlenschutzkommission (1988): Stahlenschutzgrundsätze zur Begrenzung der Strahlenexposition der Bevölkerung durch Radon und seine Zerfallsprodukte.

UNSCE M (1988): Sourses, Effects and Risks of Ionizing Radiation. - Vereinte Nationen, New York

 


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